بكتيريا الأمعاء تكشف أسرار “شمّ المغذيات” وتأثيرها على صحتنا

أظهرت دراسة حديثة كيف تستخدم البكتيريا المفيدة في أمعائنا إشارات كيميائية دقيقة للتعرف على المغذيات، ما يمكّنها من النمو والتكيف والتعاون ضمن مجتمعها الميكروبي المعقد.

البحث قاده فيكتور سورجيك وفريقه في معهد ماكس بلانك لعلم الأحياء الدقيقة الأرضي، ونشر في دورية Proceedings of the National Academy of Sciences.

البكتيريا تتبع الإشارات الكيميائية

الميكروبيوم البشري عبارة عن مجتمع مكتظ من الكائنات الدقيقة التي تتشارك الموارد وتتبادل منتجاتها الثانوية، وهي ظاهرة تُعرف باسم التغذية المتبادلة. ولتنجو وتزدهر، تستخدم البكتيريا حركة موجهة نحو المواد المفيدة والابتعاد عن الضارة، ما يعرف بالكيمياء الحركية (chemotaxis).

ووجد الباحثون أن الأحماض الكربوكسيلية، لا سيما حمض اللاكتيك والفورميك، هي أكثر الإشارات جذبًا للبكتيريا المفيدة، بما يعكس أهمية هذه المركبات في الاقتصاد الغذائي الميكروبي داخل الأمعاء.

دراسة مستقبلات البكتيريا

قام الباحثون بتحليل 20 نوعًا شائعًا من بكتيريا الأمعاء، مع التركيز على Clostridia، وقاموا بفحص أكثر من 150 مركبًا كيميائيًا. النتيجة: 34 مطابقة دقيقة بين المستقبلات والمركبات، بما في ذلك الأحماض الأمينية، مشتقات النيوكليوباز، الأمينات، الإندول، وأنواع متعددة من الأحماض الكربوكسيلية.

وتوجد هذه المستقبلات على ثلاثة أنواع من البروتينات الغشائية التي تتحكم في الحركة أو الاستجابة الجينية أو الرسائل الخلوية. لوحظ أن معظم المستقبلات المخصصة للحركة (chemotaxis receptors) تركز على البحث عن الغذاء، فيما كان تأثير مستقبلات الهستيدين كيناز محدودًا.

اكتشاف مستقبلات مزدوجة

من الاكتشافات اللافتة المستقبلات المزدوجة الوحدات، مثل dCache_1UR، التي تستطيع التعرف على مركبين مختلفين في نفس الوقت، مثل اليوراسيل والأسيتات. توضح هذه البنية قدرة البكتيريا على التكيف السريع مع البيئة المعقدة للأمعاء، حيث يمكن لتغييرات طفيفة في تسلسل البروتين أن تعدّل نوعية المركبات التي تُستشعر.

الأحماض الصغيرة: وجبة الميكروبات المفضلة

أظهرت اختبارات النمو في سلالات مختلفة من Roseburia أن L-لاكتات والفورميك تعزز النمو بشكل ملحوظ في السلالات التي تحمل المستقبلات المطابقة.

أما الأحماض الدهنية قصيرة السلسلة SCFAs، مثل الأسيتات والبروبيونات والبيوتيرات، فكانت موجودة ولكن مستقبلاتها أقل شيوعًا، ما يعكس تركيز البكتيريا على الموارد النادرة والمحدودة.

التواصل الميكروبي وتوازن المجتمع

تخلق هذه الإشارات الكيميائية قنوات للتغذية المتبادلة بين الأنواع المختلفة، ما يحافظ على استقرار المجتمع الميكروبي حتى مع تغيّر النظام الغذائي أو الظروف. كما يمكن لمركبات مثل الإندول أن تعدل الالتهابات وتعيد تشكيل الشبكات الميكروبية.

دلالات للصحة والتغذية

فهم مستقبلات البكتيريا ونمط استجابتها للمواد الكيميائية يفتح الباب لتدخلات دقيقة في التغذية والصحة المعوية، مثل:

• تصميم بروبيوتيك وprebiotics تستهدف تعزيز نمو البكتيريا المفيدة.

• تحفيز إنتاج الأحماض الدهنية قصيرة السلسلة لدعم صحة الأمعاء وحاجزها الدفاعي.

• مراقبة التوازن الميكروبي عبر مستشعرات بيولوجية تقيس تركيز المركبات الكيميائية في الوقت الفعلي.

كما تشير النتائج إلى أن النظام الغذائي والتمثيل الغذائي للمضيف يمكن أن يوجّه نمو البكتيريا المفيدة من خلال التحكم في مستويات الأحماض الصغيرة مثل اللاكتيت والفورميت، بدلًا من الاعتماد على إدخال سلالات مفردة.